大学物理刚体力学公式包括:
1. 力矩:M=L·M(其中L为距离,M为力);
2. 转动定律:J·α=T+M(其中J为转动惯量,α为角加速度,T为合外力矩);
3. 动量矩定律:L·(Jθ+P) = T·Iθ+M·θ(其中L为力臂,P为动量,Iθ为动量矩,T为合外力,θ为角速度);
4. 角动量定理:L·Iθ = T·θ+M·θ(其中L为力臂,T为合外力,M为力矩)。
此外,还有质心运动定理、科里奥利力等刚体力学公式。这些公式涵盖了刚体在运动过程中涉及到的力、运动和动量矩等基本概念和计算方法。
题目:已知一个刚体在力矩M的作用下,绕着某轴发生了θ角。求刚体的角速度ω和角加速度ε。
解:根据刚体力学公式,有:
ω = dθ/dt (角速度)
ε = d(ω × r)/dt (角加速度)
其中,r是刚体到转轴的距离,M是作用在刚体上的力矩。
将已知量代入公式,得到:
ω = θ/t (将dt=dx/θ代入)
ε = (M × r)/(mr^2) (将M=rθdθ代入)
其中,m是刚体的质量。
例如,假设一个质量为1kg的刚体在力矩为1N·m的作用下,绕着y轴旋转了45度。求刚体的角速度和角加速度。
解:将已知量代入公式,得到:
ω = 45/t (将t=π/2代入)
ε = (1 N·m × r)/(1 kg × (π/2)^2) (将r=1 m代入)
其中,π是圆周率。
解得:角速度为3.73弧度/秒,角加速度为0.785弧度/秒^2。